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前言

Linux系统编程已经告一段落，但是我们在学习LInux系统编程所积累的知识，将仍然与后面网络知识强相关，学习网络的同时也是在复习系统知识。

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一、网络基础知识

对于网络，我们并不陌生，就像现在你看我的文章，也是通过网络实现的，与朋友在微信、qq聊天也是通过网络。那么我们的网络数据是通过怎样的方式来传播的呢?

网络协议

从现实生活中，我们全球拥有许多不同的语言，例如汉语，英语，德语。 我们与自己的父母进行谈话用的都是汉语，所以我们才能互相知晓对方的意思。 但是如果你不懂德语却与一个德国人对话，那么你们就会拥有沟通障碍。

对于网络通信也是一样，全球各地拥有许多计算机厂商，会研发出各种各样的网络硬件设备，如果他们不统一网络协议，那么网络通讯就无异于我们与外星人交流一样。

如何让这些不同厂商之间生产的计算机能够相互顺畅的通信? 就需要有人站出来, 约定一个共同的标准，大家都来遵守，这就是 网络协议。

协议分层

要实现网络通讯，不仅仅只有一套协议，而是有许多套协议，而有的协议解决的并不是同一个问题，所以就需要协议分层。

OSI七层模型

OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义和规范。

TCP/IP五层(或四层)模型

TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采用了5层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

物理层我们考虑的比较少. 因此很多时候也可以称为 TCP/IP四层模型。

认识IP地址

IP地址是在IP协议中, 用来标识网络中不同主机的地址
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对于IPv4来说, IP地址是一个4字节, 32位的整数;

我们通常也使用 “点分十进制” 的字符串表示IP地址, 例如 192.168.0.1 ; 用点分割的每一个数字表示一个字节, 范围是 0 - 255;

IP地址是可以标识全网唯一的地址，所以要进行网络通信，发送方就必须要知道接受方的IP地址。

认识MAC地址

MAC地址用来识别数据链路层中相连的节点。

长度为48位, 及6个字节. 一般用16进制数字加上冒号的形式来表示(例如:08:00:27:03:fb:19)

在网卡出厂时就确定了, 不能修改. mac地址通常是唯一的(虚拟机中的mac地址不是真实的mac地址, 可能会冲突; 也有些网卡支持用户配置mac地址).

例如在以太网中，就可以通过MAC地址来查找对应主机。

数据包封装和分用

不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报 (datagram),在链路层叫做帧(frame).
应用层数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都要加上一个数据首部(header),称为封装(Encapsulation).
首部信息中包含了一些类似于首部有多长, 载荷(payload)有多长, 上层协议是什么等信息.
数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部, 根据首部中的 “上层协议字段” 将数据交给对应的上层协议处理。

以上图为例，当客户要通过网络发送数据，需要从应用层自下传输，且每经过一层都会封装对应的报头。 服务器再自上解包数据包。

1.应用层封装请求数据，向下交付给传输层。

2.经过传输层 封装 tcp协议相关报头，向下交付给网路层。

3.经过网络层 封装 ipv4 或ipv6协议与端口号相关报头，并且这里需要添加发送方和接受方双方的IP地址和端口号，向下交付给数据链路层。

4.经过数据链路层封装以太网MAC相关报头，将报文数据交给以太网，

5.经过以太网解包将数据链路层报头和其有效载荷分离，将剩下的报文交给对应主机或者路由器。

6.路由器拿到目标IP地址后，查到目标IP地址，再向下交给自己的令牌环驱动程序，并封装令牌环报头。

7.令牌环驱动程序再根据其令牌环报头的目标MAC地址，找到并将报文对应主机的令牌环。

8.令牌环解包将数据链路层报头和其有效载荷分离，将剩下的报文向上交付给网络层。

9.网络层解包将网络层报头和其有效载荷分离，将剩下的报文向上交付给传输层。

10.传输层解包将传输层报头和其有效载荷分离，最后得到请求数据向上交付给应用层。